基于CAD二次開發(fā)的既有鐵路線路大修縱斷面拉坡設(shè)計(jì)

武偉剛，賀英，劉青春

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基于CAD二次開發(fā)的既有鐵路線路大修縱斷面拉坡設(shè)計(jì)

武偉剛，賀英，劉青春

（四川管理職業(yè)學(xué)院，四川 成都 611732）

既有鐵路有砟軌道線路投入生產(chǎn)后，軌道的幾何形位相比線路投入生產(chǎn)時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生很大變化?；贏utoCAD二次開發(fā)，采用拉弦法進(jìn)行重構(gòu)既有鐵路線路縱斷面的拉坡設(shè)計(jì)，根據(jù)VBA程序操作直接調(diào)用Excel軟件中原始軌面測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)程序拉坡設(shè)計(jì)計(jì)算后生成起道量技術(shù)交底文件，可指導(dǎo)大機(jī)搗固作業(yè)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互且操作簡(jiǎn)單，縮減了費(fèi)用和時(shí)間，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

既有鐵路；VBA；拉坡設(shè)計(jì)；起道量

1 引言

既有鐵路有砟軌道線路投入生產(chǎn)后，相比線路投入生產(chǎn)時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)位置，在水平面和垂直面發(fā)生變化，因此，既有鐵路有砟軌道要進(jìn)行全面而系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維修，保持軌道幾何形位的高平順性是非常必要的。

目前，我國(guó)鐵路線路大型搗固機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展迅速。通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，然后消化吸收，再到現(xiàn)在研發(fā)出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型搗固機(jī)械（比如D09-32系列），我國(guó)大型搗固機(jī)械已成為在役鐵路線路大修與綜合養(yǎng)護(hù)維修中重要的機(jī)械裝備，在線路維修過程中，大型搗固車可盡量減小對(duì)有砟道床的擾動(dòng)，恢復(fù)和提高線路軌道的幾何形位和有砟道床的彈性，提高作業(yè)生產(chǎn)與養(yǎng)護(hù)維修的效率。

既有鐵路有砟軌道在平面線形優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道的縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)?？v斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)需在滿足相關(guān)規(guī)范、軌道點(diǎn)約束條件的前提下進(jìn)行，通過對(duì)軌道線路軌面點(diǎn)的高程進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)，使得拉坡設(shè)計(jì)后線路縱斷面線形成更加吻合鐵路軌道線路的實(shí)際縱斷面線形，但考慮到鐵路線路都為混凝土軌枕，自重大，人工起道、落道難，而大機(jī)在搗固作業(yè)起道容易、落道難的情況，因此，在拉坡設(shè)計(jì)過程中保證只起道不落道，遵循“寧抬勿降”的原則進(jìn)行拉坡設(shè)計(jì)，如圖1所示，以指導(dǎo)和配合大型搗固機(jī)進(jìn)行線路的起道作業(yè)，提高和改善鐵路線路的平順性和行車安全性的同時(shí)，提高作業(yè)生產(chǎn)效率。

當(dāng)前鐵路工務(wù)部門既有鐵路有砟軌道拉坡設(shè)計(jì)常用的方法有緯地軟件和Excel軟件。采用緯地軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的速度快和效率高，但前期需要Excel處理外業(yè)軌面測(cè)量數(shù)據(jù)，需要購(gòu)買昂貴的軟件鎖，且安裝使用不方便，未被一些工務(wù)部門采用，仍舊采用簡(jiǎn)單操作；Excel拉坡設(shè)計(jì)速度慢、效率低。

本設(shè)計(jì)基于AutoCAD的VBA程序編程，直接調(diào)用Excel軟件中原始軌面測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)程序拉坡設(shè)計(jì)計(jì)算后生成起道量技術(shù)交底文件，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互且操作簡(jiǎn)單，減少了費(fèi)用，縮短了時(shí)間，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

圖1 拉坡設(shè)計(jì)

2 VBA既有鐵路線路大修縱斷面設(shè)計(jì)

2.1 基于AutoCAD的VBA開發(fā)平臺(tái)

基于AutoCAD的VBA應(yīng)用程序是高級(jí)程序語(yǔ)言的強(qiáng)大計(jì)算功能與AutoCAD的強(qiáng)大繪圖功能的結(jié)合，通過VBA程序語(yǔ)言對(duì)AutoCAD繪圖操作摳門小控制，讓AutoCAD、Excle數(shù)據(jù)與其他的VBA應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)直接共享與無縫鏈接，交換數(shù)據(jù)非常方便、迅速。AutoCAD2008版本及以前版本自動(dòng)嵌套有VBA程序，AutoCAD2008版本以后需要用戶官網(wǎng)下載安裝VBA程序，本設(shè)計(jì)采用AutoCAD2014版本進(jìn)行。

2.2 既有鐵路大修縱斷面施測(cè)及數(shù)據(jù)記錄

外業(yè)測(cè)量采用中平測(cè)量的方法，采集軌面高程間隔10 m，并用Excel軟件按照中平測(cè)量表格格式記錄數(shù)據(jù)。

2.3 繪制軌面線

調(diào)用Excel數(shù)據(jù)，經(jīng)程序計(jì)算軌面相對(duì)高差并繪制軌面線，如圖2所示。

主程序如下：

Dim excelApp As Excel.Application

Dim excelSheet As Excel.Worksheet

Dim ExcelWorkbook As Object ' 獲取當(dāng)前工程對(duì)應(yīng)的路徑

Dim strFile As String

strFile = ThisDrawing.Application.VBE.ActiveVBProject.FileName ' 運(yùn)行Excel程序軟件

Set excelApp = CreateObject("Excel.Application")

excelApp.Visible = True ' 打開指定的Excel文件，獲得指定的頁(yè)

excelApp.Workbooks.Open "C:UsersAdministratorDesktop拉坡示范數(shù)據(jù)"

Set excelSheet = excelApp.ActiveWorkbook.Sheets("Sheet1") ' 使用指定頁(yè)的數(shù)據(jù)繪圖

Dim lineObj As AcadLine

Dim i As Integer, j As Integer, n As Integer

Dim gmsj(0 To 2) As Double, zd(0 To 2) As Double

n = 1000

For i = 1 To n

gmsj(0) = excelSheet.Cells(i, 1).Value

gmsj(1) = excelSheet.Cells(i, 2).Value

gmsj(2) = 0

zd(0) = excelSheet.Cells(i + 1, 1).Value

zd(1) = excelSheet.Cells(i + 1, 2).Value

zd(2) = 0

Set lineObj = ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(gmsj, zd)

lineObj.Layer = "既有軌面線"

Next i

2.4 拉坡設(shè)計(jì)并計(jì)算起道量

手動(dòng)拉坡設(shè)計(jì)，并根據(jù)拉坡結(jié)果計(jì)算起道量，具體如圖3所示。

圖2 繪制軌面線

圖3 手動(dòng)拉坡并自動(dòng)計(jì)算的起道量

主要程序如下：

If lobj.ObjectName = "AcDbLine" Then

sp = lobj.StartPoint

ep = lobj.EndPoint

m = Int((ep(0) - sp(0)) / 10)

j = Int((sp(0) - excelSheet.Cells(1, 1).Value) / 10)

If sp(0) - excelSheet.Cells(1, 1).Value = 0 Then

For i = 1 To m + 1 Step 1 '由第一個(gè)點(diǎn)開始拉坡，并計(jì)算起道量

Point(0) = excelSheet.Cells(i, 1).Value

Point(1) = excelSheet.Cells(i, 2).Value

Point(2) = 0

ptVer1(0) = Point(0): ptVer1(1) = Point(1): ptVer1(2) = 0

pt(1) = GetPoint(ptVer1, 0, 0)

k = (ep(1) - sp(1)) / (ep(0) - sp(0))

b = ep(1) - k * ep(0)

a = (Abs(k * Point(0) - Point(1) + b)) / Sqr(1 + k * k)

dis = Left(a, 3)

If Point(0) - ep(0) <= 0 And Point(0) - sp(0) >= 0 Then

Set objText = DrawTextRec(pt(1), dis, 4, 0, 0)

End If

Next i

Else

For i = j To n Step 1 '接上一拉坡直線的端點(diǎn)開始拉坡，并計(jì)算起道量

Point(0) = excelSheet.Cells(i, 1).Value

Point(1) = excelSheet.Cells(i, 2).Value

Point(2) = 0

ptVer1(0) = Point(0): ptVer1(1) = Point(1): ptVer1(2) = 0

pt(1) = GetPoint(ptVer1, 0, 0)

k = (ep(1) - sp(1)) / (ep(0) - sp(0))

b = ep(1) - k * ep(0)

a = (Abs(k * Point(0) - Point(1) + b)) / Sqr(1 + k * k)

dis = Left(a, 3)

If Point(0) - ep(0) <= 0 And Point(0) - sp(0) >= 0 Then

Set objText = DrawTextRec(pt(1), dis, 4, 0, 0)

End If

Next i

End If

2.5 生成技術(shù)交底文件

生成技術(shù)交底文件如圖4所示。

主要程序如下：

Dim ExcelApp As New Excel.Application

Dim ExcelWkbk As Excel.Workbook

Set ExcelWkbk = ExcelApp.Workbooks.Add

Dim i As Integer

i = 1

Dim Ent As AcadEntity

Dim pt1 As Variant, pt2 As Variant

With ExcelWkbk.Worksheets("sheet1")

For Each Ent In ThisDrawing.ModelSpace

If Ent.ObjectName = "AcDbText" Then

.Range("A" & 1) = "里程"

.Range("B" & 1) = "起道量"

.Range("C" & 1) = "加起道量"

.Range("A" & i + 1) = i

.Range("B" & i + 1) = Ent.TextString

.Range("C" & i + 1) = .Range("B" & i + 1) + 5

i = i + 1

End If

Next Ent

End With

3 結(jié)論

本設(shè)計(jì)程序驗(yàn)證過程采用烏魯木齊鐵路局哈密工務(wù)段紅柳河工區(qū)下行145+150—1 146+500起道量中的一部分作為驗(yàn)證，結(jié)果達(dá)到指導(dǎo)大機(jī)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)單，降低了費(fèi)用，縮短了時(shí)間，有很強(qiáng)的實(shí)用性。由于是普速有砟鐵路，本設(shè)計(jì)暫時(shí)沒有考慮到豎曲線，下一步研究中將考慮豎曲線的設(shè)置，以提高起道量的準(zhǔn)確度。

圖4 技術(shù)交底文件

［1］曾洪飛，張帆，盧擇臨.AutoCAD VBA&vVB.NET開發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2009.

［2］佟彪.VB語(yǔ)言與測(cè)量程序設(shè)計(jì)［M］.第2版.北京：中國(guó)電力出版社，2015.

［3］王鵬.既有鐵路軌道線形及搗固方案優(yōu)化方法研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2017.

［4］武偉剛.既有鐵路縱斷面改建設(shè)計(jì)及輔助CAD系統(tǒng)研究［D］.蘭州：蘭州交通大學(xué)，2012.

2095－6835（2019）01－0040－03

U212.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.040

〔編輯：張思楠〕